空間目標激光測距技術及應用 [Space Object Laser Ranging Technology and Its Applications] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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趙春梅，桑吉章，瞿鋒，郭金運，衛誌斌 ... 著

圖書標籤:

• 激光測距
• 空間目標
• 測距技術
• 衛星軌道
• 空間技術
• 大地測量
• 精密測量
• 誤差分析
• 數據處理
• 應用研究

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030482044

版次：1

商品編碼：11944686

包裝：平裝

外文名稱：Space Object Laser Ranging Technology and Its Applications

開本：16開

齣版時間：2016-05-01

用紙：膠版紙

頁數：212

字數：268000

正

內容簡介

本書*麵係統地介紹瞭空間目標激光測距技術的基本原理、基本內容以及在相關領域的應用成果。書中的內容涉及到激光測距的理論基礎、測距係統的基本組成和測距數據的采集與處理，結閤作者多年的研究成果，詳細闡述瞭觀測數據的處理方法以及觀測數據在地學、空間科學等領域的應用成果。本書*先簡要介紹瞭衛星激光測距技術的産生、發展以及相關的國際組織機構，介紹瞭常用的坐標係統和時間係統。然後從激光測距的基本理論齣發，論述瞭有關的探測概率，分析瞭測距過程中的誤差源。在介紹測距係統基本組成的基礎上，較為詳細地介紹瞭係統中的激光發射技術、光電接收技術，介紹瞭測距控製技術以及數據預處理方法。並對激光測距的應用處理方法，包括計算模型、解算方法以及在地球動力學領域的應用成果也進行瞭較為詳細的論述。*後介紹瞭激光測距技術在空間碎片觀測領域的應用方法與應用成果

內頁插圖

目錄

第1章 緒論
1．1 空間目標概述
1．2 空間目標探測技術
1．3 空間目標激光測距技術
1．4 空間目標激光測距技術的應用
參考文獻

第2章 天體測量基礎
2．1 天體測量的基本概念
2．2 球麵三角基本公式
2．3 時間係統
2．4 坐標係統
2．5 坐標係之間的轉換
參考文獻

第3章 激光測距係統組成及基本原理
3．1 係統基本組成
3．2 衛星激光測距基本原理
3．3 衛星激光測距基本理論
3．4 衛星激光測距誤差分析
參考文獻

第4章 激光測距發射技術
4．1 激光器概述
4．2 激光測距發射係統
4．3 激光能量放大技術
4．4 光學準直控製技術
參考文獻

第5章 光電接收技術
5．1 概述
5．2 光子探測原理
5．3 光電接收係統
5．4 光子探測濾波技術
參考文獻

第6章 激光測距控製技術
6．1 激光測距硬件技術
6．2 激光測距軟件技術
6．3 地靶標校技術
參考文獻

第7章 SLR數據處理與應用
7．1 概述
7．2 觀測模型和衛星攝動模型
7．3 參數解算方法
7．4 SLR數據質量評估
7．5 SLR的應用
參考文獻

第8章 空間碎片激光數據處理及應用
8．1 概述
8．2 空間碎片激光觀測
8．3 空間碎片激光觀測數據處理
8．4 空間碎片軌道數據的應用
參考文獻

前言/序言

星辰之眼：深空探測與導航的革命 內容簡介 自古以來，人類就仰望星空，試圖理解宇宙的奧秘。從最早的肉眼觀測，到望遠鏡的發明，再到現代的空間探測器，我們對宇宙的認知不斷深化。然而，要真正深入探索浩瀚的宇宙，尤其是在日益擁擠的近地空間和更加遙遠的深空，精確的定位、追蹤和距離測量至關重要。本書《星辰之眼：深空探測與導航的革命》正是聚焦於這一核心技術——先進的光學探測與導航係統，深入探討其在現代航天事業中的關鍵作用、技術原理、創新發展及其廣泛的應用前景。 本書並非詳述某一特定技術的應用，而是著眼於通過光學手段實現對空間目標的精確感知與導航這一宏大主題。我們將探討如何利用光（包括可見光、紅外、紫外以及激光等）作為信息載體，構建齣能夠“看清”宇宙、測量距離、指引航嚮的“星辰之眼”。 第一章：宇宙的語言——光與空間探測的基石 本章將從基礎齣發，迴顧人類如何利用光來探索宇宙的曆史。我們將討論不同波段的光在天文學和空間探測中的獨特優勢，例如紅外光能夠穿透塵埃雲，揭示隱藏的恒星和星係；紫外光則能幫助我們研究年輕、熾熱的天體。我們將深入分析如何通過光學傳感器（如CCD、CMOS相機、紅外探測器等）捕捉這些光信號，並將其轉化為有用的信息。本章的重點在於闡述光作為一種非接觸式的、高效的信息傳遞媒介，如何成為我們理解和探測太空環境的最根本手段。 第二章：精準丈量——光學測距的原理與挑戰 距離是理解宇宙結構和動態的關鍵參數。本章將詳細剖析基於光學原理的各類測距技術。我們將探討三角測量法的基本概念如何應用於天體測量，並引申齣更先進的手段。重點將集中在對飛行時間測量（Time-of-Flight, TOF）原理的深入闡述，包括其基本方程、不同實現方式（如脈衝式TOF、相位式TOF）的優劣。本書將重點關注，在非閤作目標（即目標本身不主動發齣任何信號），如太空碎片、未知小行星等情況下，如何通過主動發射光信號並接收其返迴信號來精確測量距離。我們將討論影響測距精度的各種因素，如大氣湍流、目標錶麵反射特性、光信號的散射與吸收、探測器的靈敏度以及信號處理的復雜性。本章旨在為讀者構建一個關於光學測距如何從理論走嚮實踐，以及在極端太空環境中麵臨的挑戰的全麵認知。 第三章：星際導航——光學定位與姿態確定 精確的定位和姿態確定是航天器成功執行任務的生命綫。本章將聚焦於利用光學觀測實現航天器的自主導航。我們將介紹星敏感器的工作原理，闡述其如何通過識彆和匹配星圖來確定航天器的指嚮。讀者將瞭解到，不同類型的星敏感器（如全天球星敏感器、窄視場星敏感器）如何適用於不同的任務需求。此外，本章還將探討基於地標（如地球、月球、太陽）的光學導航技術，以及目標識彆與相對定位在交會對接、近距離觀測等場景中的應用。本書將側重於，如何通過集成多種光學傳感器和先進的圖像處理算法，實現高精度、高魯棒性的空間導航能力，使得航天器能夠自主地瞭解自身在三維空間中的位置和朝嚮，從而無需過多依賴地麵站的指令。 第四章：智慧之眼——先進光學傳感器的設計與性能 為瞭滿足日益增長的空間探測需求，新型、高性能的光學傳感器不斷湧現。本章將深入探討先進光學傳感器的設計理念和關鍵技術。我們將討論如何優化光學係統的成像質量，包括鏡頭的設計、像差的校正等。在探測器方麵，我們將介紹更高靈敏度、更低噪聲的成像芯片，以及多光譜、高光譜成像技術如何幫助我們獲取更豐富的信息。此外，本章還將涉及集成化、小型化、低功耗的光學探測係統設計趨勢，以及智能圖像處理算法在實時目標檢測、跟蹤、識彆方麵的最新進展。本書將重點闡述，通過不斷的技術創新，如何讓“星辰之眼”變得更加敏銳、智能和高效。 第五章：守護傢園——近地空間態勢感知與碎片監測 隨著人類空間活動的日益頻繁，近地空間正麵臨著日益嚴重的太空碎片問題。本章將重點探討利用光學手段進行近地空間態勢感知和太空碎片監測。我們將介紹地麵光學觀測站在探測、追蹤和編目太空碎片方麵的作用，以及基於可見光和激光的雷達係統如何提高碎片探測的精度和效率。本書將詳細闡述，如何通過建立完善的光學監測網絡，實現對各種軌道、尺寸的碎片進行實時監控，為航天器的安全運行提供預警。此外，本章還將觸及光學技術在識彆和評估潛在碰撞風險方麵的應用，以及如何通過主動光學手段（例如，未來可能的碎片清除技術）來緩解空間碎片帶來的威脅。 第六章：探索未知——深空探測與行星科學的利器 本書的另一個重要應用方嚮是深空探測。本章將聚焦於光學探測技術在探索太陽係乃至更遙遠宇宙中的關鍵作用。我們將討論，當信號傳輸延遲巨大、目標遙遠且信號微弱時，高精度成像、光譜分析和激光測距（例如，在對行星、小行星、彗星進行近距離觀測時）是如何幫助科學傢們揭示天體地質特徵、大氣成分、錶麵形貌以及潛在的生命跡象。本書將深入探討，如何利用先進的光學載荷，為行星探測器、空間望遠鏡提供“看”和“量”的能力，從而推動我們對宇宙起源、演化以及地外生命的探索。 第七章：賦能未來——空間站、衛星星座與空間交通管理 展望未來，本書將探討光學探測與導航技術在構建更智能、更高效的空間生態係統中的重要角色。我們將分析，在空間站運營、大規模衛星星座部署與管理等場景下，自主交會對接、在軌服務、空間交通管理等需求將如何驅動光學技術的進一步發展。本書將強調，基於光學信號的通信與協同，例如利用激光通信實現高速數據傳輸，以及利用視覺相對定位實現精確服務操作，將成為未來空間活動的重要支撐。最終，我們將討論，光學探測與導航技術如何共同構建一個安全、有序、可持續發展的“空間交通管理”體係，確保人類在太空的活動能夠更加安全、高效地進行。 結語：仰望星空，洞悉宇宙 《星辰之眼：深空探測與導航的革命》旨在勾勒齣一幅利用先進光學技術全麵提升我們空間感知與導航能力的藍圖。本書並非局限於單一技術的應用，而是以“光學”為核心，串聯起從基礎原理到前沿應用的完整鏈條。通過對先進光學傳感器的設計、光學測距與導航原理、以及其在近地空間態勢感知、深空探測、空間站運營等關鍵領域的應用進行深入探討，本書緻力於讓讀者深刻理解，“星辰之眼”——這一集閤瞭現代光學、電子、計算機科學精粹的技術，正以前所未有的力量，革新著人類探索和利用太空的方式，引領我們更加深入、更加精準地洞悉宇宙的奧秘。 無論是對空間科學的研究者，還是對未來航天事業的規劃者，抑或是對宇宙充滿好奇的探索者，本書都將提供一份富有啓發性的視角，一同展望由光學技術驅動的空間探索新紀元。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本《空間目標激光測距技術及應用》後，我抱著一種學習的態度打開瞭它，希望能從中獲得一些關於空間測量的全新視角。說實話，我之前對於“空間目標”這個概念的理解還停留在比較宏觀的層麵，比如衛星的軌道信息、航天器的發射和迴收。但是，通過這本書名，我開始意識到，精確測量這些“空間目標”的距離，可能比我想象的要復雜得多，也重要得多。書裏提到的“激光測距技術”，我隻在一些科普節目中聽說過，知道它是一種利用激光束來測量距離的方法，但具體到應用於太空，其技術細節和挑戰肯定非同一般。我非常好奇，這本書會如何講解激光測距的物理原理，比如光速不變原理在其中的作用，以及如何通過測量激光往返的時間來計算距離。另外，太空環境的特殊性，比如真空、極端的溫度變化、以及宇宙輻射，這些都會對激光測距設備的性能和壽命産生什麼樣的影響？書中是否會涉及到相關的設計考量和材料選擇？我一直對精確測量技術很感興趣，比如我在生活中會用到一些高精度的測量工具，但太空測量所麵對的尺度和精度要求，一定是呈指數級增長的。這本書如果能夠提供一些關於高精度激光器的選擇和校準方法，以及如何補償各種誤差源（例如儀器誤差、環境誤差等），那將是非常有價值的信息。我對這本書的應用部分也充滿瞭期待，它會具體分析哪些空間目標是激光測距的重點，例如近地軌道衛星、地球同步軌道衛星，還是更遙遠的行星際探測器？

評分☆☆☆☆☆

當我看到《空間目標激光測距技術及應用》這本書的書名時，我的腦海中立刻浮現齣一幅宏大的畫麵：一道道肉眼不可見的光束，劃破宇宙的靜謐，精準地測量著那些在軌道上或更遙遠星際中穿梭的物體。我對這種將尖端科技與宏偉探索相結閤的領域一直充滿敬意。雖然我對激光測距的基礎理論並不陌生，知道它是通過發射激光脈衝並測量其往返時間來計算距離，但將其應用於“空間目標”這一極其廣闊且復雜的領域，其技術實現、精度要求以及可能遇到的挑戰，都讓我感到非常好奇。我猜測這本書會詳細闡述激光測距係統的構成，包括激光器的選擇、光學係統的設計、探測器的靈敏度等關鍵要素。在太空環境中，大氣層的擾動、目標錶麵的反射特性、以及激光信號的衰減，都會對測量精度造成顯著影響，我非常期待書中能有關於如何剋服這些睏難的深入探討，比如如何采用先進的光學補償技術、信號濾波和數據融閤方法來提高測距的準確性和可靠性。而且，我特彆想知道，這本書是否會介紹一些具體的應用案例，例如，它是否會講述如何利用激光測距技術來建立高精度的地球同步軌道衛星編目，或者如何為載人登月或火星探測任務提供關鍵的導航支持？這些實際的應用場景，往往最能體現一項技術的重要價值和其背後工程師們的智慧。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題《空間目標激光測距技術及應用》，第一眼看上去就顯得十分專業且具有前沿性，讓我立刻産生瞭想要深入瞭解的興趣。我之前在學習一些天文學和空間科學的入門知識時，雖然接觸過關於軌道動力學和空間監測的一些概念，但對於如何實現如此精密的距離測量，一直感到好奇。特彆是“激光測距”這個詞，雖然我知道激光是一種高能量、高方嚮性的光源，但將其應用於距離地球遙遠且運動狀態復雜的“空間目標”，其技術難度可想而知。這本書會不會從激光器本身講起，比如不同類型的激光器（如Nd:YAG、CO2激光器等）在測距中的適用性，以及它們的功率、波長、綫寬等關鍵參數的意義？我尤其關心的是，在信號非常微弱且可能受到乾擾的情況下，如何準確地捕捉到從遙遠空間目標反射迴來的激光信號？書中是否會詳細介紹光電探測器的種類和性能，以及信號處理和數據提取的先進算法？例如，我聽說過時間相關的單光子計數（TCSPC）技術，不知道這本書裏是否會涉及，以及它在提高測距精度方麵的作用。另外，標題中的“應用”二字，更是讓我充滿遐想。它會涵蓋哪些具體的應用場景？是用於監測空間碎片，以避免航天器之間的碰撞？還是用於對月球、火星等天體的精確測繪？亦或是用於導航和對接任務，為未來的深空探測提供支持？我非常期待這本書能夠提供一些具體的案例分析，讓我們能夠更直觀地理解這項技術的重要性和實際價值。

評分☆☆☆☆☆

《空間目標激光測距技術及應用》這個書名，立刻激發瞭我對現代空間探測技術的好奇心。我一直覺得，我們能夠瞭解宇宙的奧秘，很大程度上依賴於各種精密測量技術的發展，而激光測距無疑是其中一顆璀璨的明珠。我之前接觸過一些關於天文觀測和遙感技術的書籍，但它們通常側重於可見光或紅外成像，對於用激光來直接測量距離，我所瞭解的還比較初步。這本書的標題暗示著它將深入探討激光測距在太空領域的技術細節，這讓我十分期待。我想知道，它會詳細介紹不同類型的激光測距原理嗎？比如，是基於脈衝的時間飛行（Time-of-Flight, ToF）測量，還是基於相位法的測量？在測量遙遠的太空目標時，激光的能量衰減和散射會是一個巨大的挑戰，這本書是否會涉及如何通過提高激光的功率、優化光學接收係統的效率、或者采用先進的探測器技術來剋服這些睏難？我尤其關心的是，書中是否會討論如何處理來自太空目標的復雜迴波信號，比如目標錶麵的不規則性、多重反射，以及如何從背景噪聲中準確提取有效的測距信息？此外，標題中的“應用”二字，更是讓我充滿想象。它會涵蓋哪些具體的應用呢？是用於監測軌道上的衛星，防止碰撞？還是用於對月球、火星等天體的錶麵進行高精度地形測量？亦或是為未來的深空探測任務提供關鍵的導航和定位服務？我希望這本書能夠提供一些令人信服的案例研究，讓我們更具體地理解這項技術在推動人類探索宇宙進程中的重要作用。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《空間目標激光測距技術及應用》，還沒來得及細細品讀，但僅僅翻閱目錄和章節標題，就足以讓我對它充滿期待。這本書似乎填補瞭我長久以來在這一領域知識探索中的一個重要空白。我對激光技術在精密測量中的應用一直非常感興趣，特彆是當它被應用於浩瀚的太空時，那種技術實現的難度和意義更是令人著迷。我之前接觸過一些關於遙感和光學測量的書籍，但它們大多側重於基礎原理或某一特定應用，對於激光測距這樣一個集精密光學、電子技術、信號處理和復雜算法於一體的交叉領域，能有一本專門深入探討的著作，真是難得。書中提到的“空間目標”，一下子就讓我聯想到那些在軌道上運行的衛星、空間碎片，甚至可能包括未來月球或火星探測器上的測量任務。能夠精確地知道這些目標的實時位置和運動軌跡，對於航天器的安全運行、軌道管理、以及空間資産的保護都至關重要。這本書是否會從最基礎的激光發射、接收原理講起？是否會詳細介紹不同類型的激光器及其特性，比如脈衝激光的脈衝寬度、能量、重復頻率，連續激光的波長穩定性等等？我特彆期待書中能有關於不同探測器性能的對比分析，例如APD（雪崩光電二極管）和SPAD（單光子雪崩二極管）在弱信號探測方麵的優勢和劣勢，以及它們如何被集成到整個測距係統中。還有，如果書中能詳細闡述信號處理算法，比如如何從復雜的背景噪聲中提取微弱的迴波信號，如何進行時間延遲的精確測量，以及如何處理多路徑效應和大氣擾動的影響，那將是我最想看到的。這本書的書名暗示著不僅有技術層麵的介紹，還會有實際的應用案例，這一點也讓我非常好奇，它會涉及到哪些具體的應用場景呢？